PA6/核壳结构橡胶/环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的研究

摘要

高分子材料的韧性和强度始终是在材料选择方面两个特别重要的性能指标。所以，在高分子学科中高分子材料的增韧是重要的研究方向之一。PA6是重要的工程塑料，为增韧PA6，我们通常可以通过引入橡胶相。与此同时，添加的橡胶相反而会影响 PA6的机械强度。因此，对于如何研发增强增韧的复合体系是目前国际上主要的研究目的。本论文是以尼龙6(PA6)为基体，核壳结构橡胶粒子(MBS)作为增韧剂，双酚 A型环氧树脂(DGEBA)作为增容剂，有机化的蒙脱土(OMMT)作为增强剂，对PA6/MBS/DGEBA/OMMT纳米复合体系进行研究。
　　本论文通过乳液聚合的方式合成具有核壳结构的橡胶粒子 MBS。采用阳离子表面活性剂对蒙脱土（MMT）进行有机化处理，并得到有机化蒙脱土(OMMT)，再将其与PA6、MBS以及DGEBA熔融共混制备PA6/MBS/OMMT纳米复合体系。主要研究内容及研究结果为以下几方面：
　　（1）在PA6/MBS共混体系中引入增容剂DGEBA，共混材料的冲击性能随着环氧值的增加而增加。牌号为E-20的DGEBA对提高PA6/MBS共混材料的相容性的作用最显著，并且使得PA6/MBS共混体系力学表现突出。同时，牌号为E-20含量为1 wt%的DGEBA对PA6/MBS共混体系力学性能提高最明显。
　　（2）考察了DGEBA及OMMT含量对PA6/MBS/DGEBA/OMMT纳米复合体系性能的影响，发现牌号为E-3含量为3 wt%的DGEBA对PA6纳米复合体系力学性能较好，冲击强度及韧性最佳。含量为1 wt%的OMMT使PA6纳米复合体系力学性能表现最佳。
　　（3）合成具有不同核壳比的MBS橡胶粒子，与PA6、OMMT和DGEBA进行共混，经过表征和力学性能测试可以发现，核壳比为70/30的 MBS对 PA6/OMMT纳米复合体系力学综合性能提高最显著。
　　（4）分别讨论了活性本体橡胶与核壳橡胶粒子的增韧效果。引用马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(EOR-g-MA)和MBS/DGEBA共混物来对PA6纳米复合材料进行增韧。冲击强度结果表明，具有核壳结构的MBS共混物的增韧效果要比EOR本体橡胶明显。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 纳米复合材料

1.3 聚酰胺

1.4 蒙脱土

1.5 聚合物/蒙脱土纳米复合材料

1.6 核壳结构聚合物

1.7 聚合物间的相容性

1.8 环氧树脂

1.9 本论文的立题思想及研究方案

第2章 实验部分

2.1 实验原料

2.2 实验主要仪器设备

2.3 MBS核壳粒子改性剂的制备

2.4 蒙脱土的改性

2.5 PA6纳米复合体系的制备

2.6 结构表征与分析

2.7 力学性能测试

第3章 结果与讨论

3.1 核壳结构MBS的制备

3.2 蒙脱土的有机化及结构分析

3.3 增容剂DGEBA的引入对PA6/MBS体系的影响

3.4 PA6/MBS/DGEBA/OMMT纳米复合体系

3.5 MBS的壳层厚度对PA6/DGEBA/OMMT纳米复合体系性能的影响

3.6 本体橡胶与核壳橡胶粒子对增韧PA6/OMMT纳米复合体系的比较

第4章 结 论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果